El cuerpo humano produce muchos péptidos que ayudan al sistema inmunológico a resistir los ataques de patógenos. Y, como resultó, hay candidatos para el papel de poderosos medicamentos antimicrobianos entre ellos.
En el nuevo trabajo, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts, junto con colegas italianos, buscaban compuestos que pudieran servir como base para una nueva generación de antibióticos que derrotarán a las superbacterias. Recuerde que muchos medicamentos existentes están perdiendo su fuerza: los microorganismos ya han desarrollado resistencia a la mayoría de ellos.
Trabajos anteriores muestran que vale la pena buscar nuevas armas en la naturaleza. Se han encontrado compuestos eficaces, por ejemplo, en la leche del ornitorrinco, en las glándulas de las serpientes de cascabel y en el tabaco.
Pero no solo los organismos de animales y plantas repelen los ataques de una gran cantidad de bacterias patógenas. El cuerpo humano también está experimentando constantes incursiones de patógenos, y no es de extrañar que esta "casa" haya desarrollado su propio sistema de defensa contra las amenazas.
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Los especialistas se han centrado en el tracto gastrointestinal, ya que su composición bacteriana es la más diversa y numerosa. El equipo buscó compuestos que estén involucrados en los mecanismos de defensa. Muy a menudo, este papel lo asumen las enzimas digestivas y los péptidos. Si bien muchos de estos no son lo suficientemente fuertes como para usarse como antibióticos, pueden proporcionar pistas a los investigadores e indicar qué "ajustes" son necesarios para los nuevos medicamentos.
“Estos péptidos son realmente una gran plantilla para la ingeniería. La idea es utilizar la biología sintética y modificarlas más, para hacerlas más potentes”, explica uno de los principales autores del nuevo trabajo, César de la Fuente-Núñez (César de la Fuente-Núñez).
Junto con sus colegas, descubrió casi dos mil compuestos prometedores. Luego se probaron utilizando un algoritmo especial que revela similitudes con péptidos antimicrobianos ya conocidos.
“Este es un método de minería de datos que facilita la búsqueda de péptidos que no se han estudiado previamente. Tenemos modelos que sabemos que están asociados con los péptidos antimicrobianos clásicos, y el motor de búsqueda encuentra en la base de datos muestras similares a las que matan bacterias”, dice el investigador.
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El programa ayudó a seleccionar 800 péptidos adecuados y los expertos ya están apostando por uno de ellos. Este compuesto se llama pepsinógeno. Se produce en el estómago y participa en la digestión de los alimentos.
Algunos fragmentos de este péptido, que son un subproducto del proceso de digestión, han sido etiquetados por el algoritmo como "potencialmente antimicrobianos". Su función no se había estudiado previamente, por lo que los expertos tenían una nueva dirección con la que trabajar.
Para probar qué tan potentes podrían ser estos fragmentos de pepsinógeno indicados, los investigadores realizaron pruebas de laboratorio en una placa de Petri. Utilizaron varios patógenos "diversos": Salmonella, E. coli y Pseudomonas aeruginosa.
Resultó que el péptido destruye eficazmente estas bacterias no solo en un ambiente ácido (como en el estómago), sino también en un nivel de acidez neutral.
Las pruebas en ratones también han demostrado que los fragmentos de pepsinógeno pueden matar las infecciones cutáneas causadas por Pseudomonas aeruginosa.
En la siguiente etapa del trabajo, los científicos tendrán que descubrir el mecanismo de acción del péptido y encontrar una manera de hacerlo aún más poderoso. Además, continuarán verificando otras conexiones elegidas por el algoritmo.
Un artículo científico sobre los resultados del trabajo actual fue publicado en ACS Synthetic Biology.
Yulia Vorobyova
